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हॉल-हेरौल्ट प्रक्रिया

1886-04-23
  • Charles Martin Hall
  • Paul Héroult
रासायनिक अभियांत्रिकी में हॉल-हेरॉल्ट प्रक्रिया का उपयोग करने वाली औद्योगिक एल्यूमीनियम गलन सुविधा।.

(यह छवि केवल उदाहरण के लिए बनाई गई है)

हॉल-हेरौल्ट प्रक्रिया प्रमुख औद्योगिक प्रक्रिया है। तरीका एल्युमीनियम गलाने के लिए, इसमें एल्युमीना (एल्युमीनियम ऑक्साइड, Al₂O₃) को पिघले हुए क्रायोलाइट (Na₃AlF₆) में घोला जाता है और पिघले हुए नमक के घोल का विद्युतीकरण किया जाता है। एल्युमीनियम धातु कैथोड पर जमा हो जाती है, जबकि एल्युमीना से ऑक्सीजन कार्बन एनोड के साथ प्रतिक्रिया करके कार्बन डाइऑक्साइड उत्पन्न करती है। इस प्रक्रिया ने एल्युमीनियम को व्यापक रूप से उपलब्ध और किफायती बना दिया।

हॉल-हेरौल्ट प्रक्रिया से पहले, एल्युमीनियम को एक बहुमूल्य धातु माना जाता था, जो सोने से भी अधिक मूल्यवान थी, क्योंकि इसे अयस्क से निकालना बेहद मुश्किल था। यह प्रक्रिया लगभग 940-980 डिग्री सेल्सियस के उच्च तापमान पर, बड़े इलेक्ट्रोलाइटिक सेल जिन्हें पॉट कहा जाता है, के अंदर संचालित होती है। एल्युमीना का गलनांक बहुत अधिक (2000 डिग्री सेल्सियस से अधिक) होता है, जिससे प्रत्यक्ष विद्युत अपघटन अव्यावहारिक हो जाता है। इस प्रक्रिया में मुख्य नवाचार पिघले हुए क्रायोलाइट को विलायक के रूप में उपयोग करना था, जो एल्युमीना को घोलता है और जिसका गलनांक बहुत कम होता है, जिससे आवश्यक ऊर्जा में काफी कमी आती है।

इस सेल में कार्बन से ढकी एक स्टील की परत होती है, जो कैथोड का काम करती है। इलेक्ट्रोलाइट में निलंबित कार्बन ब्लॉक एनोड का काम करते हैं। विद्युत अपघटन के दौरान, घुले हुए एल्यूमिना से एल्यूमीनियम आयन कैथोड पर अपचयित होकर पिघले हुए एल्यूमीनियम का निर्माण करते हैं, जो बर्तन के तल में बैठ जाता है और समय-समय पर निकाला जाता है: [latex]Al^{3+} + 3e^- rightarrow Al(l)[/latex]। एनोड पर, ऑक्साइड आयन ऑक्सीकृत होकर ऑक्सीजन गैस बनाते हैं। यह ऑक्सीजन तुरंत गर्म कार्बन एनोड के साथ अभिक्रिया करके कार्बन डाइऑक्साइड बनाती है: [latex]2O^{2-} + C(s) rightarrow CO_2(g) + 4e^-[/latex]। क्योंकि कार्बन एनोड इस प्रक्रिया में नष्ट हो जाते हैं, इसलिए उन्हें नियमित रूप से बदलना आवश्यक है। कुल अभिक्रिया [latex]2Al_2O_3 + 3C rightarrow 4Al + 3CO_2[/latex] है।

यह प्रक्रिया अत्यधिक ऊर्जा खपत वाली है, जो विश्व की बिजली का एक बड़ा हिस्सा खर्च करती है। यही कारण है कि एल्युमीनियम गलाने वाले संयंत्र अक्सर सस्ते जलविद्युत स्रोतों के पास स्थित होते हैं। उच्च ऊर्जा खपत के कारण एल्युमीनियम का पुनर्चक्रण अत्यधिक लाभदायक होता है, क्योंकि इसमें अयस्क से प्राथमिक एल्युमीनियम के उत्पादन के लिए आवश्यक ऊर्जा का केवल लगभग 5% ही लगता है।

UNESCO Nomenclature: 3305
रासायनिक इंजीनियरिंग

Type

औद्योगिक प्रक्रिया

व्यवधान

क्रांतिकारी

उपयोग

व्यापक उपयोग

शगुन

  • हंस क्रिश्चियन ओर्स्टेड और फ्रेडरिक वोहलर द्वारा रासायनिक अपचयन विधि का उपयोग करके एल्युमीनियम का पृथक्करण
  • बॉक्साइट को एल्यूमिना में परिष्कृत करने की बायर प्रक्रिया
  • इलेक्ट्रोलाइसिस पर माइकल फैराडे का कार्य
  • माइकल फैराडे द्वारा डायनेमो का आविष्कार, जिससे बड़े पैमाने पर बिजली उत्पादन संभव हुआ।

आवेदन

  • दुनिया के लगभग सभी एल्युमीनियम का उत्पादन
  • विमान ढाँचों के लिए एयरोस्पेस उद्योग
  • इंजन ब्लॉक और बॉडी पैनल के लिए ऑटोमोटिव उद्योग
  • खिड़की के फ्रेम और संरचनात्मक तत्वों के लिए निर्माण
  • पेय पदार्थों के डिब्बे और पन्नी के लिए पैकेजिंग

पेटेंट:

  • US400664

संभावित नवाचार विचार

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संबंधित विषय: हॉल-हेरौल्ट प्रक्रिया, एल्युमीनियम, एल्युमिना, क्रायोलाइट, गलाने की प्रक्रिया, विद्युत अपघटन, विद्युतधातु विज्ञान, बॉक्साइट।

ऐतिहासिक संदर्भ

हॉल-हेरौल्ट प्रक्रिया

1870
1876
1882-01-01
1886-04-23
1890
1897
1900
1867
1875-01-01
1881
1884
1890
1890
1899-01-01
1900

(यदि तिथि अज्ञात है या प्रासंगिक नहीं है, उदाहरण के लिए "द्रव यांत्रिकी", तो इसके उल्लेखनीय उद्भव का एक अनुमानित आंकड़ा प्रदान किया गया है)

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